Определение коэффициента вязкости жидкостей

Капиллярным вискозиметром

Методика измерения вязкости капиллярным вискозиметром основана на уравнении Пуазейля:

, (2)

где – объем жидкости, протекающей через капилляр за время , - радиус, а – длина капилляра, - градиент давления; и - давление в начале и в конце капилляра

( > ).

Непосредственное определение коэффициента вязкости по этой формуле встречает серьезные экспериментальные трудности, т.к. радиус капилляра входит в формулу в четвертой степени и погрешность при измерении радиуса значительно снижает точность экспериментальных данных. Поэтому вместо непосредственного определения коэффициента вязкости по формуле (2) пользуются сравнительным методом. Для этого берут поочередно две жидкости и измеряют время истечения одинаковых объемов каждой жидкости через один и тот же капилляр. Тогда для первой жидкости можно записать:

(3)

аналогично для второй жидкости

. (4)

Поскольку , то можно найти из этого условия коэффициент вязкости второй жидкости:

. (5)

В нашем опыте жидкость вытекает под действием силы тяжести поэтому, с учетом того, что давление столба жидкости получим:

где и – плотности первой и второй жидкости. Тогда формула (5) примет вид:

. (6)

Таким образом, зная время истечения вязких жидкостей, их плотности и коэффициент вязкости одной из них, можно найти вязкость другой жидкости. В качестве жидкости с известным коэффициентом вязкости обычно берут дистиллированную воду.

Капиллярный вискозиметр представляет собой капилляр, заканчивающийся сверху резервуаром. Под резервуаром и над ним (рис.2) нанесены две метки (А и В), ограничивающие определенный объем жидкости, время истечения которого определяется на опыте. Для исключения влияния сил поверхностного натяжения нижний конец капилляра погружают в исследуемую жидкость на 5–6 мм. Резиновой грушей или другим способом осторожно засасывают жидкость в резервуар и наполняют его выше верхней метки «В». Затем дают жидкости возможность свободно вытекать и, при достижении уровнем жидкости верхней метки, включают секундомер. Останавливают секундомер при похождении уровня жидкости через нижнюю метку.

Рис. 2.

Капиллярный вискозиметр

Определение коэффициента вязкости жидкости

С помощью медицинского вискозиметра

Этим методом непосредственно можно определить относительную вязкость, т.е. во сколько раз отличается вязкость исследуемой жидкости от вязкости эталонной жидкости.

Метод определение вязкости жидкости с помощью медицинского вискозиметра основан на том, что согласно формуле Пуазейля объем вязкой жидкости, протекающей по капилляру за определенный промежуток времени, при прочих равных условиях (в частности, при одинаковых радиусах капилляров, разностях давлений на концах капилляров) обратно пропорционально коэффициенту вязкости жидкости. Следовательно, для двух сравниваемых жидкостей можно записать:

k и ,

где l – длина капилляра а и б (рис.3), тогда получим:

(если r₁= r₂). (7)

Из этой формулы видно, что пути l₁и l₂, проходимые эталонной и исследуемой жидкостью в капиллярных трубках А и Б (рис.3) одинакового сечения, обратно пропорциональны их коэффициентам вязкости и . Зная значение и, измерив соотношение - относительную вязкость, можно найти коэффициент вязкости исследуемой жидкости по формуле:

= k .

Рис. 3.

Медицинский вискозиметр

Применяемый в клинике прибор для определения вязкости крови, состоит из двух градуированных пипеток А и Б, закрепленных на общей подставке П (рис. 3). В средней части пипеток имеются одинаковые капилляры а и б длиной l. Слева концы пипеток соединены тройником, от которого идет резиновая трубка Д со стеклянным наконечником Е. Нижняя пипетка имеет слева кран Г. При работе, открыв кран Г и втягивая ртом воздух через наконечник Е, заполняют пипетку Б дистиллированной водой до метки «0». Затем, закрыв кран Г, аналогичным образом наполняют до такого же уровня пипетку А исследуемой жидкостью и кладут прибор горизонтально.

Далее открывают кран Г и, втягивая ртом или другим способом воздух (создавая в двух капиллярах одинаковую разность давлений Р₁ - Р₂), всасывают жидкость из обеих пипеток так, чтобы исследуемая жидкость дошла до цифры 1 (l₂=1). При этом вода, как менее вязкая жидкость, дойдет до более высокой цифры (l₁ = k), которая и укажет относительную вязкость n:

Вязкость исследуемой жидкости = k , где – вязкость воды при данной температуре (табл.3).

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒